工业机器人中的电子控制器模块

今天和大家分享一下工业机器人中使用到的电子控制器模块。现代工业机器人已经广泛应用于各行各业。虽然我们不一定开发机器人，但是作为工程师，还是很有机会来使用机器人来方便我们的工作和生活的。 工业机器人，现在已经逐步开始进入了工厂和家庭，通过机器人和人的协同工作，大大提高了产品的生产效率。在一些特殊场合，机器人也可以代替我们进行危险的工作。

机器人使用了大量的现代电子信息和控制技术，比如机器人的控制系统，转动利用的电机驱动技术，采集和定位使用了传感和视觉检测以及计算机分析计算技术，执行机构同样用到了精确控制技术。

和电影中的人形机器人不同，很多工业机器人并不是人形的，甚至是分离的，是由一系列奇形怪状的机构构成，比如机械臂，显示和控制箱等等。这并不影响其高效和可靠性，目前很多高端设备如造船业，汽车加工，都在大量使用工业机器人，这种机器人的应用使得产品批量生产时的精度有了很大提升。 在国际化标准组织中，已经定义了机器人的相关术语，这里我们简单介绍一下各个组成部分。

控制器系统：“一组逻辑控制和电源功能，可以监测和控制机器人的机械结构并与环境[设备和用户]进行通信。”它是机器人的大脑，可包括运动控制器、内部和外部通信系统以及任何潜在的功率级。这里面会用到到电源变换控制器，电机驱动控制器，数据采集和计算控制器等电子模块。

机械手：“一种机器，其机构通常由一系列相互连接或滑动的部分组成，目的是通常在几个自由度或轴上抓持和/或移动物件（零件或工具）。机械手不包括末端执行器。”机械手通常称为机械臂。它是机器人的一部分，其定义了机器人配备的轴数，以实现执行某一任务而需要进行的移动。这里就会用到精准的电机控制技术，因此高灵活度，高精准，高事实性的控制器必不可少。

示教器：用于对工业机器人进行编程和教学的多功能便携式设备。示教器通常由LCD 触摸面板、启用按钮和紧急停止按钮组成。示教器连接到机器人控制器系统。这里就会用到液晶显示器，能够实现数据采集，显示和传输。

机器人末端执行器：连接在机器人“手腕”或臂端工具(EOAT)上的设备。系统控制器通过对简单工具使用离散输入/输出(I/O) 或对更高级的工具使用工业通讯协议来控制机器人末端执行器。这里会用到很多的电子控制器，比如指示灯控制，继电器控制，MOS控制，电机控制等控制器。

视觉和传感器：机器人的这些器件能够扫描周围环境，并在人类接近时停止（对于工业机器人而言）或降低（对于协作机器人而言）机器人的速度。视觉/传感是通过激光雷达(LIDAR)、基于雷达的安全区域扫描仪或3D 摄像机来实现的。除了安全区域扫描仪之外，协作机器人有时还会穿戴基于传感器的“安全皮肤”，当有人触摸或接近机械臂时，它会停止机械臂。这就涉及到摄像头采集，视频采集控制器，雷达控制器等，通过传感器的交互来丰富工业机器人对外部环境的感知能力，同时也可以将大量的感知数据传送到系统，或者远方监控，这就会用到物联网技术。

机器人系统的构建，需要机械电气结构，电子信息技术，控制系统、机器人功能和安全事项等多方面的技术融合。